Nueve Tierras diferentes en un sistema: cómo hacerlo posible

Puedes tener 36 planetas/lunas habitables de la siguiente manera (todos tomados descaradamente de aquí ):

• Podemos encajar seis órbitas estables en la zona habitable. Cada órbita tiene dos conjuntos de Tierras binarias. Estos son planetas del tamaño de la Tierra con lunas del tamaño de la Tierra. Cada planeta binario está en una configuración troyana (coorbital) con otro planeta binario, separados por 60 grados en su órbita alrededor de la estrella.
• Ahora incluyamos planetas gigantes gaseosos. Podemos encajar las órbitas de cuatro gigantes gaseosos en la zona habitable (en resonancias 3:2). Cada uno de ellos puede tener hasta cinco lunas potencialmente habitables. Además, la órbita de cada gigante gaseoso también puede caber en un planeta del tamaño de la Tierra 60 grados por delante y 60 grados por detrás de la órbita del planeta gigante (en órbitas troyanas).
• Vamos a sumarlo. Un gigante gaseoso por órbita. Cinco grandes lunas por gigante gaseoso. Además, dos Tierras binarias por órbita. Eso hace 9 mundos habitables por órbita. Tenemos cuatro órbitas en la zona habitable. ¡Eso hace 36 mundos habitables en este sistema!

Bueno, si lo piensas bien, hay 2 cosas principales que hacen que un planeta sea habitable, en el sentido de poder sostener un océano líquido de agua:

1) Distancia a la estrella del sistema.
2) Densidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera .

Por ejemplo, normalmente pensamos en la Tierra como sólidamente en la zona habitable, pero la temperatura promedio de la luna es de alrededor de -20 C. Sin los efectos de invernadero, los océanos de la Tierra estarían congelados. Puedes ver cómo puedes extrapolar desde aquí.

Nueve podría estar un poco en el lado alto, pero en teoría, si Júpiter se formara más lejos (para que Marte pudiera alimentarse de un poco más de material), y Venus perdiera la mayor parte de su carbono en una colisión ordenada y así pudiera aferrarse a su agua en lugar de ser un infierno de efecto invernadero, no hay ninguna razón por la que no debería haber 3 planetas similares a la Tierra en nuestro sistema en lugar de uno.

Así que imagine una serie de planetas, separados entre sí de manera que no interfieran demasiado entre sí gravitacionalmente, donde la densidad de los gases de efecto invernadero aumenta con la distancia a la estrella. es posible que también deba ajustar un poco los tamaños (para que no sean todos idénticos), y como dije, 9 podría ser un poco exagerado, pero en teoría no veo ninguna razón por la que no debería ser posible.

Hay mucho más que eso (los planetas cercanos al sol tienden a perder sus volátiles en la formación, mientras que los lugares más allá de la línea de hielo tienden a acumular hidrógeno y convertirse en gigantes; los gases de efecto invernadero tienden a tener una vida útil limitada con el CH4 siendo lanzado en las piezas y el CO2 se desgastan y recirculan a través de la convección del manto, que necesita placas tectónicas en movimiento, que solo la Tierra tiene, posiblemente debido a sus océanos, etc. Vean lo que quiero decir, se vuelve realmente complicado rápidamente), pero no entremos en eso ahora, ¿de acuerdo?

Usar órbitas complejas

Mientras que en nuestro sistema solar, los planetas generalmente están solos en su órbita, o tal vez orbitados por uno o más cuerpos más pequeños, este no tiene por qué ser el caso. Específicamente, puede tener fácilmente dos planetas que tienen aproximadamente el mismo tamaño formando un par binario, que orbitan alrededor de su centro de gravedad compartido de la misma manera que lo hacen la Tierra y la Luna. Este par binario podría ser orbitado un poco más lejos por un tercer planeta, siempre que ese planeta estuviera lo suficientemente cerca del par binario para caer dentro de su pozo de gravedad y ser arrastrado por la gravedad de la estrella. Si bien es poco común en los planetas, este tipo de sistema es muy común en las estrellas, y se han encontrado sistemas estelares con hasta siete estrellas.Un globo de siete planetas orbitando entre sí de una manera estable con respecto a la gravedad de la estrella que todos orbitan es muy poco probable, pero tres deberían ser factibles.

HD 98800, un sistema compuesto por dos pares de estrellas binarias. Los planetas podrían orbitar entre sí de la misma manera.

Dentro de la órbita de la Tierra, si colocaras un sistema de planetas trinario donde está la Tierra y uno en el punto L4 de Lagrange, ya tendrías seis planetas dentro de la órbita de la Tierra. Si podemos colocar dos órbitas en la zona Goldilocks de una estrella, eso nos daría espacio para doce planetas.

Es realistamente posible. Pero el agua líquida por sí sola no significa vida similar a la terrestre... A continuación se presenta un diagrama de un sistema planetario que contiene 4 planetas. La estrella central es aproximadamente del mismo tamaño que nuestro sol.

Planeta 1 (más interior). La distancia al sol es de 45 Mmi (millones de millas), que es un poco más que la distancia de Mercurio a nuestro sol. La atmósfera es delgada y consiste principalmente en nitrógeno (70%) y oxígeno (30%). Los gases de efecto invernadero no existen en absoluto. El planeta es mayoritariamente agua (80%). La tierra está presente como una serie de islas. La inclinación axial es inferior a 10°. La velocidad de rotación es alta y un ciclo día-noche termina en 13 horas. Este planeta puede tener agua líquida en su superficie debido al gran cuerpo de agua que regula la temperatura. El núcleo está muerto por lo que no hay volcanes vivos. Además, dado que el planeta gira tan rápido, la luz del sol no cae en el mismo lugar durante tanto tiempo como para quemarse.

Planeta 2. La distancia al sol es de 70 Mmi. La atmósfera es ligeramente más delgada que la de la Tierra y consiste principalmente en nitrógeno y oxígeno. Los gases de efecto invernadero son ~4% del peso total de la atmósfera. La inclinación axial es <10° y el ciclo día-noche es de 17 horas. La superficie es 75% agua y 25% tierra. Este planeta es básicamente un Venus con una atmósfera mucho menos densa y un gran contenido de agua.

Planeta 3. Tierra. A 95 Mmi de la estrella madre.

Planeta 4. Distancia al sol 115 Mmi. La atmósfera contiene un 10% de gases de efecto invernadero. El ciclo día-noche se completa en 30 horas. La superficie es 60% agua y 40% tierra. Este planeta puede tener agua líquida debido a sus altos gases de efecto invernadero que absorben bien la energía del sol. 15 horas de luz diurna aseguran que caiga suficiente luz solar en un solo lugar para calentarlo.

Planeta 5. La distancia al sol es de 135 Mmi. La atmósfera contiene un 20% de gases de efecto invernadero por peso. El contenido de agua superficial es del 45%. El ciclo día-noche dura 40 horas. La corteza contiene un alto contenido de grafito (carbono). Este planeta también puede tener agua líquida debido al alto fenómeno de invernadero que atrapa la mayor parte del calor que recibe. El alto contenido de grafito asegura que el triturado también absorba bien el calor.

Más allá de esa distancia, los planetas tendrán que tener un núcleo muy activo, una atmósfera realmente densa con una proporción cada vez mayor de gases de efecto invernadero y ciclos día-noche más largos (muy poco probable) para tener alguna esperanza de tener agua líquida sobre ellos.

La órbita compleja más simple sería una órbita de herradura compleja.

Cada planeta tendría que tener aproximadamente el mismo tamaño, debido a la cantidad de cuerpos grandes diferentes que habrá, y no puede haber otros cuerpos grandes en el sistema (además de la estrella madre, por supuesto).

Y, lo que es más importante, este no es un sistema natural. Algo tendrá que haber diseñado esta órbita intencionalmente. Es posible ver dos planetas de tamaño similar en una órbita de herradura mutua en un sistema formado naturalmente, pero no tendrá que haber otros cuerpos grandes en ese sistema.

Cómo funciona:

La rapidez con la que un planeta completa una órbita depende de lo cerca que esté de su estrella. Cuanto más cerca, más corta es su órbita (más rápido completa la órbita). Mercurio tarda 88 días terrestres en completar uno de sus años.

Cuanta más energía pones en la órbita de un objeto, más alta será su órbita. Aparentemente paradójicamente, esto ralentiza el objeto. (Realmente, solo tiene más distancia para viajar, por lo que solo parece que el objeto se ralentiza).

Por lo tanto, podemos usar la gravedad para ayudar a que las cosas se mantengan equilibradas en escalas de tiempo geológico (cientos de millones de años, tiempo suficiente para que los humanos evolucionen de los mamíferos parecidos a ratas que sobrevivieron a la extinción de los dinosaurios al menos 3 veces), y esperar que no perdemos la capacidad de mover planetas arbitrariamente, lo cual fue necesario para que tuvieran esta configuración en primer lugar.

La forma en que funciona:

Cada planeta tendrá un planeta líder y uno siguiente, y comenzarán en equilibrio. Sin embargo, nada permanece en equilibrio para siempre. Eventualmente, un planeta se acercará a uno de sus compañeros y se alejará del otro, aunque esto no debería ser perceptible durante al menos 10 millones de años.

Vamos a nombrar tres de los planetas Alice, Bob y Charlie, con el planeta Bob en el medio y Alice siendo el planeta líder (tanto Bob como Charlie están orbitando hacia Alice).

Bob comienza a acercarse a Alice. Debido a que la gravedad se vuelve más intensa entre los dos y más débil de Bob a Charlie, Bob gana velocidad orbital, Alice pierde velocidad orbital y Charlie pierde velocidad orbital.

Debido a la ganancia de energía, la órbita de Bob se mueve hacia afuera, ralentizando su año. Las órbitas de Alice y Charlie se mueven hacia adentro, acelerando sus años.

Esto hace que Bob comience a alejarse de Alice y acercarse a Charlie, donde las situaciones pronto se revertirán; Charlie comienza a robar la energía de Bob, lo ralentiza y hace que Alice y Charlie aceleren.

Esto también desencadena desequilibrios en el resto de los planetas del sistema, y ​​pronto, durante el próximo millón de años más o menos, cada planeta tendrá un bamboleo ligeramente perceptible.

Suponiendo una estrella del tamaño del Sol y una órbita terrestre, eso pone el radio orbital en 939,953,595 kilómetros. Cada planeta comenzaría a unos 100 000 000 km uno del otro, que es el doble de la distancia más cercana que Venus llega a la Tierra.

Desde la superficie de uno de estos planetas, los dos planetas compañeros más cercanos serían claramente visibles, siempre tan brillantes como Venus en su punto más brillante (que tiene la distinción de ser el cuarto objeto más brillante en el cielo, usurpado recientemente por la Estación Espacial Internacional, y anteriormente tercero sólo a la Luna y el Sol). Estos dos planetas más cercanos siempre saldrían y se pondrían a la misma hora del día, en lugar de cambiar según la estación como lo hacen las estrellas, o en patrones más complejos como lo hacen los planetas de nuestro propio sistema. No podríamos ver ninguno de los dos planetas más cercanos a la medianoche.

Los próximos dos planetas distantes también serán visibles, aunque no tan brillantes, y se pondrán antes/saldrán más tarde que los dos más cercanos.

Los siguientes dos serían apenas visibles justo antes del amanecer y justo después del anochecer, y es posible que necesite un ojo entrenado para detectarlos.

Los dos últimos quedarían ahogados por el resplandor de la estrella. Una vez que una sociedad desarrolla el cálculo, inmediatamente se infiere su existencia. Serán fotografiados rápidamente dentro de las dos décadas posteriores al inicio de los vuelos espaciales no tripulados.

Si se permitiera que un sistema orbital de este tipo se desestabilizara (por ejemplo, todos los arquitectos del sistema original se extinguieron y nadie en ninguno de esos planetas volvió a desarrollar la tecnología necesaria), entonces las cosas se ponen interesantes.

Las distancias entre los planetas son enormes... Se necesitarán cientos de millones de años para que las cosas se desestabilicen lo suficiente como para que comience cualquier peligro real para los habitantes; tal vez incluso mil millones de años.

Se necesitarán un par de décadas para que se complete cada ciclo de oscilación del planeta, pero el efecto, desde la perspectiva del Planeta Bob comenzando unos 3 ciclos antes del desastre final es:

Cuando Bob se acerque a Alice, lo hará desde el lado diurno de Alice. Bob verá a Alice volverse más y más brillante, y aproximadamente un mes antes de acercarse más, dejará de ser solo un punto y se convertirá en una esfera apenas perceptible a simple vista. Alice se hace más grande hasta el día de su máxima aproximación, cuando será unas 60 veces más grande que nuestra luna (será 1/4 de su tamaño y 4 veces el tamaño aparente de la Luna). Habrá terremotos. Todos estarán preparados para los terremotos, porque los terremotos habrán estado ocurriendo en el punto más cercano de toda la memoria escrita de la sociedad.

Luego, Alice desaparece en el lado diurno de Bob, oscurecida por la estrella.

20 años más tarde, y la llegada prevista de Charlie sucede, a medida que los terremotos que se forman gradualmente anuncian la aparición de ese planeta fuera del resplandor del sol, para retirarse a un punto de la misma manera que Alice apareció desde un punto hace 20 años. Así se completa el primero de los últimos tres ciclos.

Luego, en el siguiente acercamiento de Alice, los terremotos desgarran la corteza. Todo el planeta, calentado por las tensiones de las mareas de los recientes cuasi accidentes, se convierte en un trozo fundido. La superficie logra enfriarse antes de su próximo acercamiento de Charlie, pero la aparición de Charlie solo agita la corteza fresca, quebradiza y delgada y la superficie se derrite rápidamente, poniendo fin al penúltimo ciclo.

Finalmente, el último acercamiento de Alice arranca el manto y la corteza de ambos planetas, dejando rocas sobrecalentadas girando rápidamente lejos de ambos planetas, bombardeando el otro planeta, distribuyendo los escombros más allá del alcance de los demás. Bob es ahora un núcleo mucho más ligero, pero mucho más denso... caliente, fundido, con un trozo cristalino de hierro... y ligeramente más rápido de lo que debería. El último ciclo termina con Bob lanzando un golpe oblicuo contra Charlie, agregando más masa a lo que deberíamos, con todo derecho, llamar el planeta hijo de Charlie, porque ni Bob ni Charlie existen más. Alice, en este momento, está siendo arrojada fuera del sistema solar por su casi pérdida de su compañera más distante, que muy posiblemente encontrará su camino hacia la estrella en otro par de millones de años... Charlie'

Revisé todas las respuestas y vi que todas eran anteriores al reciente anuncio de la NASA, así que asumo que esto no se mencionó en otra parte...

La NASA anunció recientemente el descubrimiento de 7 planetas del tamaño aproximado de la Tierra que orbitan alrededor de la misma estrella, varios de los cuales se encuentran en el cálculo de la "zona de Ricitos de Oro". Recuerde también que la "zona de Ricitos de Oro" es solo una aproximación muy aproximada; aunque es poco probable, es posible que la mayoría de estos planetas sean habitables.

Puede encontrar uno (de los muchos) artículos sobre esto aquí.

El Telescopio Espacial Spitzer de la NASA ha revelado el primer sistema conocido de siete planetas del tamaño de la Tierra alrededor de una sola estrella. Tres de estos planetas están firmemente ubicados en la zona habitable, el área alrededor de la estrella madre donde es más probable que un planeta rocoso tenga agua líquida.

Un par de estrellas más grandes en una órbita binaria lejana (es decir, lo suficientemente lejos como para tener efectos menores en la zona de Ricitos de Oro de la otra estrella). Ahora coloque una tercera estrella aún más lejos y en órbita alrededor de ambos (como Alfa Centauro, excepto que con estrellas más grandes y más dispersas).

Coloque una súper tierra en el extremo más cálido de la zona de Ricitos de Oro para cada estrella. Coloque una "luna" alrededor de cada uno que sea lo suficientemente grande como para contener su propia atmósfera.

Ahora coloque un planeta más pequeño (similar a la Tierra) hacia el borde exterior de la zona de Ricitos de Oro.

Esto te dará 9 planetas para jugar.

Siendo realistas, diría que no hay posibilidad. Con una configuración artificial, tal vez dos gigantes gaseosos orbitando en la zona habitable. Pares binarios de planetas en los puntos L4 y L5 de los gigantes gaseosos y la novena luna de un gigante gaseoso. Agregue algunas resonancias orbitales y podría ser estable. ¡Invoque poderes sobrehumanos para estabilizarlo si alguien con más matemáticas que yo demuestra que no!

Para agregar a la excelente respuesta de Rumguff:

En nuestro propio sistema, Júpiter tiene 4 lunas (las lunas galileanas) de aproximadamente el mismo tamaño que nuestra propia luna, y Saturno tiene una (Titán).

En algún momento en el futuro, el sol se habrá expandido y es probable que estos cinco cuerpos tengan temperaturas de "ricitos de oro" a la vez (Saturno está aproximadamente al doble de la distancia del sol que Júpiter, por lo que Titán será mucho más frío). que los otros.)

La única gran advertencia es que estos cinco cuerpos tienen una gravedad superficial similar a la de nuestra propia luna, que es insuficiente para mantener una atmósfera decente. La alta presión atmosférica prácticamente no tiene ningún efecto sobre el punto de congelación del agua, pero eleva el punto de ebullición, y si no hay suficiente presión atmosférica, el agua líquida es simplemente imposible. Titán es actualmente el único no planeta de nuestro sistema solar que tiene una atmósfera apreciable, con 1,5 veces la presión superficial de la Tierra, pero esta seguramente se evaporará parcialmente cuando el sol se expanda y caliente el sistema solar.

Entonces, probablemente necesitemos un sistema con lunas más grandes, lo que probablemente signifique gigantes gaseosos más grandes y una estrella más grande. Dicho esto, nuestra propia luna es mucho más grande en comparación con la Tierra que las otras lunas del sistema solar en comparación con sus respectivos planetas. Así que hay procesos que pueden formar grandes lunas.

Aparte de eso, la única otra advertencia para tener 5 cuerpos de Ricitos de Oro en nuestro sistema solar en un futuro lejano, es que Io tiene una intensa actividad volcánica debido al calentamiento de las mareas de Júpiter y las otras lunas, lo que probablemente lo hará siempre inhabitable.

Doblando la pregunta para dar 9 mundos separados de una superficie y clima similares a los nuestros; Sugeriría una Esfera Dyson parcialmente completa . En lugar de una esfera rellena (un Dyson Shell), podrían ser 9 áreas habitables principales con estructuras de soporte y un sistema de tránsito vial arcoíris entre ellas. Eso podría hacer que se parezca más a Dyson Swarm o Dyson Bubble, pero la idea general se mantiene.

Como paso sugerido en la evolución de una civilización, podría ser que Avguard estuviera en el proceso de construir tal cosa cuando se les requirió interactuar con la civilización nórdica de baja tecnología. No estoy seguro de cuánto más complejo sería agregar un planeta a tal construcción. Quizás 8 de los reinos sean parte de Dyson, pero el nórdico es un planeta libre en otra parte de la zona habitable.

Vea aquí una explicación simple de qué tan apretado puede empacar planetas en la zona habitable: https://planetplanet.net/2014/05/21/building-the-ultimate-solar-system-part-3-choosing-the- planetas-órbitas/

Y aquí hay un seguimiento con un par de formas de exprimir mundos adicionales, en forma de planetas en órbitas troyanas y lunas: https://planetplanet.net/2014/05/21/building-the-ultimate-solar -sistema-parte-3-elegir-las-órbitas-de-los-planetas/

Finalmente, con respecto a los mundos de Troya, quiero asegurarles que los planetas de Troya son: 1) Un resultado natural de la formación de planetas. He realizado miles de simulaciones de formación de planetas y los troyanos son inevitables. Exactamente qué tan comunes son depende de algunas de las suposiciones que hacemos en nuestros modelos. Pero son una simple consecuencia de la física y deben existir 2) Dinámicamente estables. Un sistema con dos planetas en una configuración troyana y ningún otro planeta generalmente será estable para siempre. Muchos conjuntos de troyanos pueden existir en el mismo sistema, aunque su masa combinada debe tenerse en cuenta en términos del espacio entre conjuntos adyacentes de muchos planetas.

Si estuvieran todos en la misma órbita, todos podrían estar en la misma "zona". Imposible de lograr de forma natural y requeriría algún tipo de magia para estabilizarse ( https://www.quora.com/Can-two-planets-share-the-same-orbit ) pero podría hacerse. La estrella tendría que ser bastante grande para albergar a tantos de ellos sin colisiones inducidas por la gravedad.

O podría ponerlos en órbitas orientadas de manera diferente aproximadamente a la misma distancia del sol y asumir que estaban en diferentes estados dimensionales, de modo que sus campos gravitatorios no interfirieran entre sí y nunca chocaran.

En pocas palabras, no hay una forma natural de lograrlo, pero con magia (o ciencia suficientemente avanzada) todo es posible.